JPH0791995B2 - ターボチャージャの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はタービン軸に電動機溝を取受けたターボチャー
ジャの運転制御を行うターボチャージャの制御装置に関
する。

（従来の技術） エンジンの排出する排気ガスをタービンに導いて高速回
転させ、該タービンの回転軸にコンプレッサを配置して
これを駆動し、エンジンの吸気を過給する排気エネルギ
ーによる過給機は古くから知られている。

そして、この種の排気タービン駆動の過給機のタービン
軸に電動−発電機となる電動機構を取付け、エンジンの
運転状態に応じて電動機構を電動機または発電機として
作動させようとする提案が種々なされている。

一方、このような電動機構を取付けたターボチャージャ
ではエンジンの運転状態とは関連なく、別個にコンプレ
ッサの回転数を上昇させてエンジンへのブースト圧を上
昇させることが行われる。

そして、フライングブーストアップと称し、例えばエン
ジン回転数はアイドリング状態であるが、変速機制御系
やクラッチ操作系などの車両の状態から発進直前である
と判断して、ターボチャージャの電動機構に通電して高
速駆動し、ブースト圧を高めておくことが行われてい
る。

（発明が解決しようとする課題） 上述のようにフライングブーストアップを開始すると、
ターボチャージャの電動機構の電源となるバッテリから
の消費電力が大きく、初期の大電流や、さらに通電時間
が長いとバッテリの蓄電量が減じて、いわゆるバッテリ
上りを生じる虞がある。

また、エンジンがアイドル状態で回転数が低速の場合は
空気流量が小さいため、ターボチャージャの回転数を高
速回転にすると、第２図に示す曲線図のようにサージラ
インを超過することになる。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、
その目的はターボチャージャのフライングブーストアッ
プの開始時の電力節減や、コンプレッサのサージングを
防止しようとするターボチャージャの制御装置を提供す
ることにある。

（課題を解決するための手段） 本発明によれば、コンプレッサとタービンの各インペラ
を連結する回転軸に設けられ、力行運転時に過給気動作
を助勢せしめる回転電機と、コンプレッサの出口とター
ビンの入口を連通するバイパス流路と、該バイパス流路
を開閉する開閉制御手段を有するターボチャージャの制
御装置において、前記開閉制御手段を制御する電子制御
手段と、エンジン回転数、車速、変速機のギヤ位置の車
両運転状態を検出する複数の検出手段とを有し、前記電
子制御手段は、前記複数の検出手段の信号からフライン
グブーストアップのタイミングであることを判定する判
定手段と、該判定手段の出力により前記回転電機を力行
運転するとともに、該判定手段の出力を得た時に前記開
閉制御手段を開路する駆動手段とを有するターボチャー
ジャの制御装置が提供される。

（作用） 本発明では、ターボチャージャのコンプレッサ出口とタ
ービン入口との間にバイパス流路を設けてフライングブ
ーストアップの開始時に流路の開制御を行うので、コン
プレッサの圧気の一部がバイパス流路を介してタービン
の回転を付勢する。したがってバッテリから回転電機へ
の僅かな供給電力によりブースト圧を高めておくことが
可能になる。

一方、タービンに対しコンプレッサからの圧気が供給さ
れるので、エンジン回転がアイドリング状態であっても
コンプレッサの空気流量は増加となる。

（実施例） つぎに本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明
する。

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。

同図において、１はエンジンで、供給される燃料の燃焼
エネルギーによって車両を駆動するもので、エンジン回
転数を検出する回転センサ11が取付けられている。

２はターボチャージャで、エンジン１の排気管12から排
出される排気ガスのエネルギーにより駆動されるタービ
ン21と、該タービントルクにより駆動されて吸気管13を
介してエンジン１に吸気を圧送するコンプレッサ22とを
備え、タービン21とコンプレッサ22とを連結する回転軸
23には電動機構として電動−発電機となる回転電機３が
取付けられている。

そして、エンジン１が低速回転にて高負荷の場合には回
転電機３に電力を供給して電動機として力行させ、コン
プレッサ22の回転速度を上昇せしめてその過給作動を助
勢してエンジン出力を上昇させるとともに、一方、エン
ジン１が高速回転にて排気エネルギーが大きいときは、
回転電機３を発電機として作動させ、排気エネルギーを
電力に変換させてバッテリ５を充電するよう構成されて
いる。

４はバイパス管で、コンプレッサ22の出口とタービン21
の入口との間に配管され、コンプレッサ22からの圧気を
タービン21に短絡して導くもので、バイパス管４の途中
にはバルブ41が配置されている。そして、通常はバルブ
41は閉鎖されてエンジン１からの排気ガスはタービン21
に導かれるとともに、コンプレッサ22からの圧気は吸気
管13を介してエンジン１に過給されるが、バルブ41が開
放されるとコンプレッサ22からの圧気の一部はタービン
21に導入されてタービン21の回転が付勢され、また、コ
ンプレッサの空気流量が増加することになる。

５はバッテリで、車両に搭載されて補機類や電動作動時
の回転電機３の電源となったり、また、回転電機３の発
電作動時にはその発電電力によって充電されるものであ
る ６はコントローラで、マイクロコンピュータからなり、
演算処理を行う中央制御装置、演算処理手順や制御手順
などを格納する各種メモリ、入／出力ポートなどを備え
ている。そして、エンジン１の回転センサ11、クラッチ
継／断を検出するクラッチセンサ61、変速機のギヤ段を
検出するギヤセンサ62、車速を検出する車速センサ63な
どが入力ポートに接続されており、これらの各種センサ
からの信号が入力されると、メモリに格納された手順に
よって所定の処理が行われ、バイパス管４に設けたバル
ブ41の開閉制御が行われるよう構成されている。

第３図はマニュアル車における本実施例の処理の一例を
示す処理フロー図であり、同図を用いてその処理を説明
する。

ステップ１において、エンジン回転数N_ENGがアイドル回
転数の例えば700回転／分と比較され、700回転以下の場
合はステップ２に進んでクラッチセンサ61からの信号に
より、クラッチ断か否かがチェックされる。ここでクラ
ッチ断の場合はステップ３に進み、ギヤセンサ62からの
信号によりギヤポジションが1stの場合は次のステップ
５で車速がチェックされ、5km/時未満の場合はステップ
６で係数Ｎを１に置数する。なおこの間、エンジン回転
が700回転以上、クラッチが継、ギヤ段が1st以外、車速
が5km以上である場合はステップ順に従うことなくステ
ップ14に進み、時間待ちを行ってステップ１に戻って繰
り返すことになる。

ステップ６で係数Ｎに１を置数後は、ステップ７にてバ
ッテリ５からの電力を回転電機３に供給して電動機とし
て駆動して力行させ、フライングブーストアップの開始
となり、ついでステップ８にてバイパス管４に設けたバ
ルブ41の開放を行う。このため、コンプレッサ22からの
圧気の一部がタービン21に導入されてタービンが付勢さ
れることになり、この圧気のエネルギーに対応する電気
エネルギーの電力が節減されることになる。

また、ガソリンエンジンのように、スロットルバルブに
よってアイドル時の空気量が極端に絞られている場合で
も、バルブ41を開放してタービン21側にもコプレッサ22
からの圧気を送るため、コンプレッサの流量が増加して
サージの発生が抑えられることになる。

ステップ９では係数Ｎに１を加えた数値の置数を行い、
つぎのステップ10にて加速モードか否かのチェックを行
って、加速の場合はステップ11に進んでフライングブー
ストアップの作動を中止するとともに、ステップ12では
バルブ41の閉鎖を行って、通常のターボチャージャの制
御を行うことになる。

ステップ10において加速モードでない場合はステップ15
にて車速をチェックし、車速が5km以上の場合はステッ
プ16,17に進んでバルブ41を閉じるとともにバッテリ５
から回転電機３への通電を断ってフライングブーストア
ップの作動を中止する。

また、ステップ15にて車速が5kmに達しない場合はステ
ップ18にて係数Ｎを、フライングブーストアップの初期
に接続させる時間を決める係数のＮ′と比較し、係数Ｎ
が大きいときはステップ19,20に進んでバルブ41を閉
じ、回転電機３への給電を停止する。

なお、ステップ18にて係数ＮがＮ′に達しない場合はス
テップ９に戻ってフローを繰返すことになる。

つぎに第４図は自動変速機搭載車における本実施例の処
理の一例を示す処理フロー図である。

同図においてはフローの初期のフライングブーストアッ
プの実施に至るステップ１′〜４′が第３図の処理フロ
ー図と異なるのみで、ステップ５以降は前述の処理フロ
ー図と同一である。

したがって、エンジン回転数が700rpm以下であり、変速
段がＤレンジであり、ブレーキが踏まれていて車速が5k
m未満の場合に係数Ｎを１として、フライングブースト
アップの作動が開始されることになる。

以上、本発明を上述の実施例によって説明したが、本発
明の趣旨の範囲内で種々の変形が可能であり、これらの
変形を本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果） 本発明によれば、ターボチャージャのコンプレッサの出
口とタービンの入口との間にバイパス流路を設けるとと
もに、この流路を開閉するバルブを配置したので、フラ
イングブーストアップ開始の際にバルブを開いてバイパ
ス流路を介してコンプレッサの圧気の一部をタービンに
導入することにより、タービンの回転数が上昇し、この
ため初期におけるバッテリからの供給電力を極力抑える
ことが可能となる。

また一方、コンプレッサからの圧気がバイパス流路を介
してタービンに導かれるため、エンジンはアイドル状態
で空気流量が絞られていても、コンプレッサを流れる空
気量が増大するので、サージの発生は防止されるという
利点が生ずる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図はコンプレッサの空気流量と圧力比に対するサージ
ラインの関係を示す曲線図、第３図はマニュアル車にお
ける本実施例の処理フロー図、第４図はオートマチック
車における本実施例の処理フロー図である。 １……エンジン、２……ターボチャージャ、３……回転
電機、４……バイパス流路、21……タービン、22……コ
ンプレッサ、41……バルブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コンプレッサとタービンの各インペラを連
   結する回転軸に設けられ、力行運転時に過給気動作を助
   勢せしめる回転電機と、コンプレッサの出口とタービン
   の入口を連通するバイパス流路と、該バイパス流路を開
   閉する開閉制御手段を有するターボチャージャの制御装
   置において、前記開閉制御手段を制御する電子制御手段
   と、エンジン回転数、車速、変速機のギヤ位置の車両運
   転状態を検出する複数の検出手段とを有し、前記電子制
   御手段は、前記複数の検出手段の信号からフライングブ
   ーストアップのタイミングであることを判定する判定手
   段と、該判定手段の出力により前記回転電機を力行運転
   するとともに、該判定手段の出力を得た時に前記開閉制
   御手段を開路する駆動手段とを有することを特徴とする
   ターボチャージャの制御装置。